PCA分析，指的是主成分分析，是一種無監(jiān)督學(xué)習(xí)的統(tǒng)計分析方法。其原理是將高維數(shù)據(jù)進行降維，通過低維方式展示數(shù)據(jù)。這種分析方式也被廣泛應(yīng)用于物理、氣象、計算機、工程等學(xué)科。對于PCA分析結(jié)果的可視化而言，一般是通過二維（平面圖）或三維（3D圖）的方式進行展示。

R語言是一種用于統(tǒng)計分析的語言，常用于各種高通量數(shù)據(jù)的分析。其中prcomp函數(shù)就被用于進行PCA分析。

本文則以R語言為例，展示如何從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、PCA分析、繪圖直到結(jié)果解讀。

第一步，需要加載相應(yīng)的R包

第二步，讀取相應(yīng)的文件

本腳本需要準(zhǔn)備三個輸入文件：inputfile指代數(shù)據(jù)文件；plot_args_ file指代參數(shù)文件；plot_group_file指代分組文件。各個輸入文件會在下文依次介紹。完成分析后，本腳本會輸出兩個文件：outputfile_detail輸出的是PCA分析之后的文本文件；outputfile指代輸出的圖片文件。

數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備至關(guān)重要，他決定了我們能否無bug的運行我們的腳本，得到我們的結(jié)果與圖形。

示例數(shù)據(jù)即inputfile（部分）中列名表示每個樣本，行名表示每個基因，大家可以參照下文準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。

對于有重復(fù)樣本的數(shù)據(jù)而言，需要準(zhǔn)備相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)即plot_group_file。

分組數(shù)據(jù)的第一列為源數(shù)據(jù)中樣本的名稱，第二列為圖中需要展示的數(shù)據(jù)名稱，第三列為標(biāo)簽文本框的顏色，第四列為每個樣本點的形狀，第五列為每個樣本點的顏色。你可以選擇第二到第五列任意一列的特征來體現(xiàn)你的分組情況。示例的分組數(shù)據(jù)（部分）如下文。

第三，需要對數(shù)據(jù)進行處理

第四步，從參數(shù)文件中讀取相應(yīng)的參數(shù)

為了在不改動源碼的情況下對腳本進行操作，本作者將腳本中所需要的參數(shù)以文件的形式保存和讀取。

針對本文的數(shù)據(jù)，相應(yīng)的參數(shù)文件即plot_args_file設(shè)置為

第五步，設(shè)置圖片保存的樣式

第六步，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置后進行PCA分析

PCA的結(jié)果保存在pca_summary這個對象中，這個對象包含PCA分析的所有結(jié)果。但是常規(guī)生信分析僅需要使用三個維度的數(shù)據(jù)即可，因此本文僅需要保存PC1、PC2、PC3這三者的數(shù)據(jù)。

第七步，保存PCA分析的結(jié)果，這里保存的是前三個維度成分的數(shù)據(jù)

其中write.table函數(shù)所輸出的outputfile_detail文件即PCA分析的結(jié)果文件。

第八步，以分組文件為材料，添加樣本的屬性。

對于PCA分析之后樣本排名錯位的情況，通過下列函數(shù)對樣本逐一添加設(shè)置好的新名、標(biāo)簽框填充顏色、點的樣式、點的顏色。

具體的實現(xiàn)原則就是逐一遍歷生成PCA數(shù)據(jù)的樣品名，再逐一遍歷我們的分組數(shù)據(jù)，如果名稱一樣，則將相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)重新排序，最后再合并成數(shù)據(jù)框。

第九步，繪制PCA分析結(jié)果(二維圖形式)

這里會調(diào)用到一個重要的包ggrepel的geom_label_repel函數(shù)，可以整理并擺放好標(biāo)簽，對于PCA結(jié)果可視化（尤其是多樣本的情形下）的呈現(xiàn)至關(guān)重要。

第十步，最終，通過上述操作，即可以生成下面的圖形

如果對于生成的圖片不滿意，還可以通過改變上文中plot_args_file的參數(shù)對圖片進行調(diào)整。

三 慣例小結(jié)

本公眾號開發(fā)的相關(guān)軟件，Multi-omics Hammer軟件和Multi-omics Visual軟件歡迎大家使用。文末是本公眾號在其他平臺的賬戶，也歡迎大家關(guān)注并多提意見。

簡書：WJ的生信小院

博客園：生信小院

最后，也歡迎各位大佬能夠在本平臺上：1傳播和講解自己發(fā)表的論文；2：發(fā)表對某一科研領(lǐng)域的看法；3：想要達成的合作或者相應(yīng)的招聘信息；4：展示自己以尋找博后工作或者博士就讀的機會;5:博導(dǎo)提供博后工作或者博士攻讀機會，都可以后臺給筆者留言。希望本平臺在進行生信知識分享的同時，能夠成為生信分析者的交流平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的利益互補和雙贏（不一定能實現(xiàn)，但是夢想總得是有的吧）。